A ketonok hatása az izomvesztésre a kalóriakorlátozás során sovány nőknél

A termodinamika szerint a testtömeg csökken azokban az időszakokban, amikor az energiafelhasználás meghaladja az energiabevitelt. Ezt a negatív energiamérleget vagy az energiabevitel csökkentésével, az úgynevezett kalóriakorlátozással, az energiafelhasználás növelésével, azaz a fizikai aktivitás magasabb szintjével, vagy a kettő kombinációjával lehet elérni. A tartós energiahiány nettó testtömeg-veszteséget eredményez a zsír- és a vázizomtömeg körülbelül 3:11 arányú vesztesége miatt, a kalóriakorlátozás súlyosságától, az étrend összetételétől és a kezdeti testzsírszázaléktól függően. Az izomtömeg csökkenése a csökkent izomfehérje szintézis és az ubiquitin-proteaszóma által közvetített fokozott izomproteolízis kombinációjának köszönhető, ami negatív nettó fehérjeforgalmat eredményez.

A sporttal összefüggésben sok sportoló próbálkozik a testtömeg csökkentésével különböző célok elérése érdekében, például teljesítmény-tömeg arány optimalizálásával a teljesítmény javítása, egy bizonyos testsúlykategóriában való versenyzés vagy esztétikai okokból. A testsúlycsökkenés azonban gyakran a vázizomzat káros csökkenésével jár együtt, ami számtalan negatív következménnyel jár, beleértve a fizikai teljesítőképesség romlását és a sérülésekre való fokozott hajlamot. Ezért a kalóriakorlátozáson áteső sportolók a testtömeg csökkentésére törekednek zsírvesztés révén, miközben minimalizálják a sovány tömeg elvesztését. A közelmúltban végzett vizsgálatok kimutatták, hogy az ajánlott étrendi mennyiségnél (0,8 g/kg/nap) magasabb fehérjebevitel csökkenti az izomtömeg-veszteséget a kalóriakorlátozás során. A kutatások kimutatták, hogy a magas fehérjetartalmú étrend kisebb hatással van az izomproteolízisre a normál étrendi fehérjéhez képest, de helyreállítja az izomfehérje szintézist, amely valószínűleg a sovány tömeg megőrzésének elsődleges mechanizmusa. Konkrétan fiatal, egészséges sportolóknál kimutatták, hogy a magasabb fehérjebevitel 1,6-2,4 g/ttkg/nap csökkenti az izomtömeg veszteséget a rövid távú kalóriakorlátozási időszakok során.

Női sportolóknál a hosszabb ideig tartó alacsony energiaellátás (evészavarral vagy anélkül) gyakran összefügg a menstruációs zavarokkal és a csontok ásványianyag-sűrűségének csökkenésével, ezt a szindrómát „női sportoló hármasnak” nevezik. A triász különösen gyakori az esztétikát vagy a karcsúságot hangsúlyozó sportágakban, és egész életen át tartó egészségügyi következményekkel járhat. Mindazonáltal még mindig hiányoznak azok a beavatkozások, amelyek minimalizálják a sovány tömeg elvesztését, és megakadályozzák a hormonális és csontanyagcsere-szabályozási zavarokat a nőknél a kalóriakorlátozás időszakában.

A ketontestek, azaz. A D-β-hidroxi-butirát (βHB), az acetoacetát (AcAc) és az aceton természetben előforduló kémiai vegyületek, amelyek a májban szintetizálódnak a keringő zsírsavakból alacsony vércukor- és inzulinszint mellett. Normál fiziológiás körülmények között a szérum ketonszintek koncentrációja alacsony marad (< 0,1 mM). Azonban éhezés vagy ketogén diéta, azaz alacsony szénhidrát tartalom mellett a βHB és az AcAc szérumkoncentrációja akár 5-8 mM-ra, illetve 1-2 mM-ra emelkedhet. Ilyen körülmények között a ketontestek alternatív és hatékonyabb energiaforrásként szolgálnak a különböző szövetek, köztük az agy, a szív és a vázizomzat számára, ezáltal „kímélik” a glükózraktárakat. Normál körülmények között az agy csak a glükózt tudja felhasználni energiahordozóként a központi idegrendszer működésének fenntartásához. Ezért a túlélés szempontjából rendkívül fontos a glükózraktárak kímélése az energetikai stressz időszakában. Emellett a glükózraktárak megtakarítása megakadályozza az izomfehérjék lebomlását, amelyek a glükoneogenezis prekurzoraiként használhatók fel, glükózt biztosítva az agynak és más szöveteknek. Ezért a ketontestek elérhetősége csökkenti az izomfehérjék lebomlását a glükoneogenezishez, és így megőrzi a vázizomzat tömegét még akkor is, ha az energia rendelkezésre állása korlátozott. Ezért a ketontestszintek emelése fontos stratégia lehet a vázizomzat elsorvadásának megelőzésére az energetikai stressz időszakaiban.

A közelmúlt óta a ketontestek szérumszintje növelhető a ketontest-észter (R)-3-hidroxi-butil- (R)-3-hidroxi-butirát (3HHB) bevitelével. Ez az orálisan felszívódó ketontest-észter bizonyítottan biztonságos és jól tolerálható mind az állatok, mind az emberek számára, és 30 percen belül 5-6 mM-ra emelheti a ketontestszintet, hasonlóan a körülbelül egy hét koplalás utáni szinthez. Ennek a ketontest-észternek a rendelkezésre állása lehetővé teszi a ketontestek izomháztartásra gyakorolt ​​hatásának ellenőrzött tanulmányozását az éhezés és a ketogén diéta negatív mellékhatásai, azaz magas szérum triglicerid- és koleszterinszint nélkül. A 3HHB kitartási teljesítményre gyakorolt ​​hatása még mindig vitatott. Laboratóriumunkban azonban egy közelmúltban végzett tanulmány kimutatta, hogy a 3HHB edzés utáni bevétele növeli a fehérjeszintézis markereit, amit in vitro kísérletek is megerősítettek. A C2C12 mioblasztok fokozott leucin-mediált izomfehérje szintézist mutattak a ketontestek fiziológiás koncentrációinak inkubálásával. Legutóbb azt találtuk, hogy a 3HHB-val történő étrend-kiegészítés jelentősen javította a túlélést, valamint a funkcionális kapacitás és az izomintegritás fenntartását a rákos cachexia egérmodelljében.

A ketontestek ezen anabolikus tulajdonságai miatt, valamint az a tény, hogy a ketontestek megakadályozzák az izomfehérjék lebomlását a glükoneogenezishez az energetikai stressz során, a ketontestek ígéretes stratégia lehet a vázizom-sorvadás megelőzésére vagy kezelésére. Ezért célunk, hogy megvizsgáljuk a 3HHB bevitel hatását az izomsorvadásra és annak káros következményeit a kalóriakorlátozás időszakában sovány nőstényeknél. Ezenkívül összehasonlítjuk a 3HHB bevitel hatásait egy magas fehérjetartalmú diétával, amely jelenleg a legjobb stratégia a hipoenergiás időszakokban bekövetkező sovány fogyás minimalizálására. Célunk, hogy megvizsgáljuk a 3HHB bevitelének szinergikus hatásait magas fehérjetartalmú étrenddel kombinálva.